【正文】 lag=1,admaxnum=0。 float a=0,b=0,y1=0,y2=0。18參考文獻(xiàn)[1] 宋文緒，楊帆．傳感器與檢測(cè)技術(shù)[M]．第 1 版，北京：高等教育出版社，[2]――挑戰(zhàn)“飛思卡爾”：北京航空航天大學(xué)出 版社，.[3].《基于磁場(chǎng)檢測(cè)的尋線小車傳感器布局研究》 ，清華大學(xué)，[4]競(jìng)賽組秘書處.《路徑檢測(cè)設(shè)計(jì)參考方案》.[5]競(jìng)賽組秘書處 技術(shù)組.《20KHz 電源參考設(shè)計(jì)方案》[6][J].[7][J].[8]. 一種改進(jìn)的數(shù)字 PID 控制算法及其在勵(lì)磁系統(tǒng)中的應(yīng)用電網(wǎng)技術(shù)[J].1998[9]高金源，夏潔. 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)[M].[10] [11] 第五屆哈爾濱工程大學(xué)電磁組—[12] I附 錄源代碼（1） 文件代碼define MotorMax 14000define MotorMin 10define NMAX 3 //使用 3 個(gè)電感擬合define ZSPEED 130//100//define K 10//define Kp 1。在調(diào)試中，建議使用無(wú)線模塊進(jìn)行賽車運(yùn)行的實(shí)時(shí)在線電機(jī)速度與舵機(jī)角度監(jiān)視。利用增量算式控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)每次只增加一個(gè)增量，因此執(zhí)行機(jī)構(gòu)起了一個(gè)累加的作用。利用外接矩形法0進(jìn)行數(shù)值積分，一階后向差分進(jìn)行數(shù)值微分，當(dāng)選定采樣周期為 T 時(shí)，可得如下位置式 PID 的離散差分方程： 001])()([)( xeTetKtxkj kdip ??????計(jì)算機(jī)控制時(shí)，常采用增量式 PID 算法。程序調(diào)試中，須反復(fù)調(diào)試試驗(yàn)，逐漸逼近最佳狀態(tài)，確定合適的 Kp、Kd參數(shù)，并在程序中區(qū)分不同的賽道狀況，動(dòng)態(tài)切換不同的 Kp、Kd 參數(shù)組合，最終實(shí)現(xiàn)最佳狀態(tài)的循跡效果。M C U( 控制與運(yùn)算處 理)調(diào)速P W M 輸 出驅(qū)動(dòng)控 制電機(jī)控制輸出電機(jī)速度反饋人機(jī)交互管理數(shù)字信號(hào)輸入數(shù)字信號(hào)輸出舵機(jī)P W M 輸 出舵機(jī)控制輸出模 擬傳感器信號(hào) 采集 程序整體框架圖程序中用到的硬件資源有 PWM 模塊、AD 模塊、脈沖累加器、普通數(shù)字I/O 口，主程序流程圖如下：第五章 控制軟件的設(shè)計(jì)說明13開始各模塊初始化有磁場(chǎng)？N最小 二乘擬合P I T 中斷時(shí)刻到？ 到達(dá)終點(diǎn)？是 否沖出 賽 道？延時(shí)是 否沖出 賽 道？減 速，舵 機(jī) 調(diào)整是否回正？速 度回歸 設(shè) 定值讀取模 擬傳感器值舵機(jī) 角度控制電 機(jī)速度控制測(cè)取速度停車YNY YNYNYNYN圖 主程序流程圖 舵機(jī)控制經(jīng)實(shí)際調(diào)試，舵機(jī)采用 PD 控制方可確保其閉環(huán)穩(wěn)定性。圖 與 分別是是電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的電路圖與 PCB 圖。但在 B 車的使用過程中它也出現(xiàn)了一些問題：對(duì) PWM 的頻率第四章 電路的設(shè)計(jì)說明9有要求，過高或過低都會(huì)使芯片發(fā)燙。 201主FUSE5mA47nCR3WuGNDP+*ad圖 主控板電路圖圖 主控板 PCB 圖 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的設(shè)計(jì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的功率問題比較重要，驅(qū)動(dòng)的好壞將會(huì)影響電機(jī)速度的 PID調(diào)節(jié)，本次比賽的 B 車模電機(jī)空載損耗很大，空載電流可達(dá)到 2 安培以上，考慮賽道運(yùn)行機(jī)械負(fù)載與加速的加速度負(fù)載等，依據(jù)常規(guī)經(jīng)驗(yàn)粗略推斷，電機(jī)電流至少可達(dá)十幾安培以上，對(duì)于低壓小型電機(jī)，如此的電流損耗是較為驚人的。7第四章 電路的設(shè)計(jì)說明 電磁傳感器電路的設(shè)計(jì)電磁傳感器是賽車循跡的前提，采用圖 電路，由諧振回路，放大電路和倍壓整流電路三部分組成，電路如下圖所示。第六屆全國(guó)大學(xué)生智能汽車邀請(qǐng)賽技術(shù)報(bào)告6 圖 軸編碼器的安裝 后輪差速的調(diào)整車在轉(zhuǎn)彎時(shí)后輪的速度會(huì)不同，再不打滑的情況下，存在差速。安裝結(jié)構(gòu)如圖 所示。 舵機(jī)的安裝考慮到適當(dāng)增加力臂來提高舵機(jī)的靈敏度和為了賽車布局的的緊湊，采取了如圖 所示的安裝方法。 圖 31 傳感器布局 前輪定位的調(diào)節(jié)對(duì)于汽車而言，要保持車輛直線行駛的穩(wěn)定性，使之轉(zhuǎn)彎自動(dòng)回正、轉(zhuǎn)向輕便，必須確定車輪定位參數(shù)，包括主銷后傾、主銷內(nèi)傾、前輪外傾和車輪前束。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖 所示。在本次比賽中，采用大賽組委會(huì)統(tǒng)一提供的競(jìng)賽車模，采用飛思卡爾 16 位微控制器 MC9S12XS128 作為核心控制單元，構(gòu)思控制方案及系統(tǒng)設(shè)計(jì)，進(jìn)行包括機(jī)械結(jié)構(gòu)的調(diào)整與優(yōu)化，硬件的設(shè)計(jì)與組裝、軟件控制算法的編寫與改進(jìn)等過程（小車上的具體方案模塊有傳感器信號(hào)采集處理、控制算法及執(zhí)行、動(dòng)力電機(jī)驅(qū)動(dòng)、轉(zhuǎn)向舵機(jī)控制等）從而實(shí)現(xiàn)小車智能化的識(shí)別道路，最終實(shí)現(xiàn)智能化競(jìng)速。該競(jìng)賽是以迅猛發(fā)展的汽車電子為背景，涵蓋了控制、模式識(shí)別、傳感技術(shù)、電子、電氣、計(jì)算機(jī)、機(jī)械等多個(gè)學(xué)科交叉的科技創(chuàng)意性比賽。參賽隊(duì)員簽名： 帶隊(duì)教師簽名： 日 期： III目錄第一章 引言 .........................................................1第二章 方案設(shè)計(jì) .....................................................2 總體設(shè)計(jì)思路 .................................................................................................................................2第三章 機(jī)械結(jié)構(gòu)調(diào)整與優(yōu)化 ...........................................3 機(jī)械結(jié)構(gòu)部分 .................................................................................................................................3 傳感器的安裝 ...........................................................................................................3 前輪定位的調(diào)節(jié) ......................................................................................................3 舵機(jī)的安裝 ..............................................................................................................3 主控板的連接與固定 ............................................................................................4 賽道起始檢測(cè)元件及安裝 ....................................................................................4 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的安裝 ............................................................................................5 編碼器的安裝 ..........................................................................................................5 后輪差速的調(diào)整 ......................................................................................................6第四章 電路的設(shè)計(jì)說明 ...............................................7 電磁傳感器電路的設(shè)計(jì) .................................................................................................................7 主控板的設(shè)計(jì) .................................................................................................................................8 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的設(shè)計(jì) .....................................................................................................................9第五章 控制軟件的設(shè)計(jì)說明 ..........................................11 程序流程圖 ...................................................................................................................................11 速度控制 .......................................................................................................................................13第六章 開發(fā)工具與調(diào)試過程說明 ......................................14第七章 賽車的主要技術(shù)參數(shù) ..........................................15第八章 總結(jié) ........................................................16參考文獻(xiàn) ...........................................................17附 錄 ...............................................................I源代碼 ................................................................................................................................I1第一章 引言全國(guó)大學(xué)生智能汽車競(jìng)賽是全國(guó)高等教育司委托高等學(xué)校自動(dòng)化專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)分委會(huì)主辦，旨在培養(yǎng)創(chuàng)新精神、協(xié)作精神，提高工程實(shí)踐能力的科技活動(dòng)。在賽區(qū)比賽中獲得了較好的綜合性能和成績(jī)。根據(jù)電磁尋跡的設(shè)計(jì)方案，賽車整體包括以下四大模塊：塊 ，除此之外系統(tǒng)還有一些外部設(shè)備，例如編碼器測(cè)速、舵機(jī)控制轉(zhuǎn)向、直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)車體，干簧管起跑線識(shí)別等。傳感器伸出車體一定的距離以獲得相應(yīng)的前瞻性。主銷內(nèi)傾角給了一個(gè)適當(dāng)?shù)闹担瑫?huì)更有利于過彎。第三章 機(jī)械結(jié)構(gòu)的調(diào)整與優(yōu)化5 圖 賽道起始線檢測(cè)干簧管部位 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的安裝 驅(qū)動(dòng)模塊采用英飛凌半橋 MOS 驅(qū)動(dòng)電路 BTS7960 構(gòu)成 H 全橋驅(qū)動(dòng)電路，由于車模電機(jī)自身的空載電流很大，導(dǎo)致工作時(shí)電流偏大，但賽車實(shí)際運(yùn)行中，快速加減速十分頻繁，易導(dǎo)致芯片過熱，為提高可靠性，采用了雙 H 全橋并聯(lián)分流驅(qū)動(dòng)，運(yùn)行穩(wěn)定。安裝部位結(jié)構(gòu)如圖圖 所示。在差速和摩擦軸承中適當(dāng)加點(diǎn)油保持良好的輪滑，也可以一定程度上改善差速的性能。否則，將大量消耗狹小的底盤安裝空間，使得主板面積過小元件信號(hào)線過度密集導(dǎo)致抗干擾性能變差，不利于系統(tǒng)的可靠性，電路圖與 PCB 圖分別如圖 、 所示。BTS7960 電路不需要升壓電路，可耐受瞬時(shí) 45A 以上的電流，具備較為完善的保護(hù)功能。為了解決以上問題我們采用并聯(lián)雙 H 橋的形式，從而保證了賽車的穩(wěn)定運(yùn)行。 程序整體框架如圖 。具體代碼可參見本文附錄所附的源程序清單。位置式 PID 算式連續(xù)控制系統(tǒng)中的 PID 控制規(guī)律是： ??00])(1)([)( xdteTetKtxtip ?????其中 是偏差信號(hào)為零時(shí)的控制作用，是控制量的基準(zhǔn)。算式的結(jié)果可正可負(fù)的。15第六章 開發(fā)工具與調(diào)試過程說明使用 CodeWarrior Development Studio for HCS12(X) 作為程序編寫、編譯、下載、調(diào)試工具。在參加賽區(qū)比賽賽后，與兄弟學(xué)校的賽車的對(duì)比，發(fā)現(xiàn)了一些不足之處，主要如：賽車的重心偏靠前，導(dǎo)致后輪摩擦力不夠，長(zhǎng)直道加速后若緊接小弧度彎道，后輪容會(huì)打滑漂移；前瞻的的潛力沒有充分挖掘，前瞻相對(duì)而言偏短；電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的散